(1)銅鋁物理特性
用于動力電池連接的銅和銅箔彙流排通常采用紅銅,紅銅即純銅,又名紫銅。純銅的密度為8.969/cm3,熔點為1083℃,具有很好的導電性和導熱性,塑性極好,易于熱壓和冷壓力加工,大量用于制造電線、電纜、電刷、電火花專用蝕電蝕銅等要求導電性良好的産品。
紫銅的電導率和熱導率僅次于銀,廣泛用于制作導電、導熱器材。紫銅在大氣、海水和某些非氧化性酸(鹽酸、稀硫酸)、堿、鹽溶液及多種有機酸(醋酸、檸檬酸)中,有良好的耐蝕性,用于化學工業。另外,紫銅有良好的焊接性,可經冷、熱塑性加工制成各種半成品和成品。20世紀70年代,紫銅的産量超過了其他各類銅合金的總産量。
用于動力電池連接的鋁和鋁箔連接片的材質為1060O态純鋁,鋁的密度很小,僅為2.7 g/cm³,雖然它比較軟,但可制成各種鋁合金,如硬鋁、超硬鋁、防鏽鋁、鑄鋁等。鋁的導電性僅次于銀、銅和金,雖然它的導電率隻有銅的2/3,但密度隻有銅的1/3,所以輸送同量的電,鋁線的質量隻有銅線的一半。鋁表面的氧化膜不僅有耐腐蝕的能力,而且有一定的絕緣性,所以鋁在電器制造工業、電線電纜工業和無線電工業中有廣泛的用途。
銅的密度為8.9×10千克/米,鋁的密度為2.7×10千克/米,鋁材質量密度不到銅的三分之一。紫銅的電阻率為0.018Ω·mm2/m, 鋁的電阻率為0.027Ω·mm2/m,相同尺寸截面,鋁材導電能力是銅的2/3,而重量是銅的1/3。
(2)銅鋁連接的電化學反應(腐蝕)
為銅和鋁是兩種不同的金屬,将它們簡單連接在一起會發生電化學反應(腐蝕)。時間稍長,連接處接觸電阻會增大、發熱,造成電路時通時斷,電壓忽高忽低,甚至引起火災。
銅鋁導線一般不能直接連接,因為銅鋁兩種金屬的電化性質不同。如果将他們直接連接,一旦遇水,二氧化碳及其他雜質形成的電解液時,就形成了一種化學電池,這是由于鋁易于失去電子成為負極,銅難以失去電子成為正極,于是在正負極之間就形成了一個1.69V的電動勢,并有一個很小的電流通過,腐蝕鋁線,即所謂的電化腐蝕。這樣就會引起銅鋁之間接觸不良,接觸電阻增大。當有電流通過時,将使接頭部位溫度升高,而溫度升高又加速了接頭腐蝕,增加了接觸電阻,造成惡性循環,直至燒毀。
當銅、鋁導體直接連接時,這兩種金屬的接觸面在空氣中水分、二氧化碳和其他雜質的作用下極易形成電解液,從而形成的以鋁為負極、銅為正極的原電池(為何一定鋁是負極,失電子,主要是元素自身電勢決定的,元素電勢見下表),使鋁産生電化腐蝕,造成銅、鋁連接處的接觸電阻增大。
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